नेटवर्क मेडिसिन

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नेटवर्क मेडिसिन बीमारियों की पहचान, रोकथाम और उपचार के लिए नेटवर्क विज्ञान का अनुप्रयोग है। यह क्षेत्र बीमारियों की पहचान करने और चिकित्सा दवाओं के विकास के लिए नेटवर्क सांस्थिति और नेटवर्क गतिशीलता का उपयोग करने पर केंद्रित है। जैविक नेटवर्क, जैसे कि प्रोटीन-प्रोटीन अन्योन्यक्रिया और उपापचयी मार्ग, नेटवर्क मेडिसिन द्वारा उपयोग किए जाते हैं। रोग नेटवर्क, जो रोगों और जैविक कारकों के मध्य संबंधों को मानचित्र करता है, क्षेत्र में भी महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। महामारी विज्ञान का विस्तृत रूप से नेटवर्क विज्ञान का उपयोग करके भी अध्ययन किया जाता है; सामाजिक नेटवर्क और प्रवाह नेटवर्क का उपयोग जनसंख्या में बीमारी के प्रसार के प्रतिरूप के लिए किया जाता है। नेटवर्क मेडिसिन प्रणाली जीव विज्ञान का चिकित्सकीय रूप से केंद्रित क्षेत्र है।

पृष्ठभूमि

2007 में मेडिसिन का नया इंग्लैंड पत्रिका में प्रकाशित ''नेटवर्क मेडिसिन'' शब्द को "नेटवर्क मेडिसिन- मोटापे से "रोगजनक" तक नामक अल्बर्ट-लेस्ज़्लो बाराबासी द्वारा एक वैज्ञानिक लेख में गढ़ा और लोकप्रिय बनाया गया था। बाराबासी का कहना है कि जैविक प्रणाली, सामाजिक और तकनीकी प्रणालियों की तरह इसमें कई घटक होते हैं जो जटिल संबंधों में जुड़े होते हैं लेकिन सरल सिद्धांतों द्वारा व्यवस्थित होते हैं। नेटवर्क सिद्धांत के आधुनिक विकास का उपयोग करते हुए,[1] संगठन सिद्धांतों को जटिल नेटवर्क के रूप में प्रणाली का प्रतिनिधित्व करके व्यापक रूप से विश्लेषण किया जा सकता है, जो एक विशेष संबंध द्वारा एक साथ जुड़े नोड्स के संग्रह हैं। चिकित्सा से संबंधित नेटवर्क के लिए, नोड्स जैविक कारकों (जैव अणु, रोग, लक्षणप्ररूप, आदि) का प्रतिनिधित्व करते हैं और लिंक (किनारे) उनके संबंधों (भौतिक अन्योन्यक्रिया, सहभाजित उपापचयी मार्ग, सहभाजित जीन, सहभाजित विशेषता, आदि) का प्रतिनिधित्व करते हैं।[2]

मानव रोग को समझने के लिए तीन प्रमुख नेटवर्क उपापचयी नेटवर्क, रोग नेटवर्क और सामाजिक नेटवर्क हैं। नेटवर्क मेडिसिन इस विचार पर आधारित है कि जीन विनियमन, उपापचयी प्रतिक्रियाओं और प्रोटीन-प्रोटीन अन्योन्यक्रिया की जटिलता को समझना और जटिल नेटवर्क के रूप में इनका प्रतिनिधित्व करना रोगों के कारणों और तंत्रों पर प्रकाश डालने पर आधारित है। यह संभव है, उदाहरण के लिए, ओएमआईएम डेटाबेस का उपयोग करके रोगों के संयोजन को उनके संबंधित जीनों का प्रतिनिधित्व करने वाले द्विभाज्य आरेख का अनुमान लगाना है।[3] रोगों का प्रक्षेपण, जिसे मानव रोग नेटवर्क (एचडीएन) कहा जाता है, एक सामान्य जीन सहभाजित करने पर एक दूसरे से जुड़े रोगों का एक नेटवर्क है। एचडीएन का उपयोग करके, रोगों को उनके मध्य आनुवंशिक संबंधों के माध्यम से वर्गीकृत और विश्लेषित किया जा सकता है। बड़े जैव चिकित्सा डेटा के विश्लेषण में नेटवर्क मेडिसिन एक मूल्यवान उपकरण प्रमाणित हुआ है।[4]

अनुसंधान क्षेत्र

इंटरएक्टिव

Main article: इंटरएक्टिव

मानव कोशिका में आणविक अंतःक्रियाओं का पूरा समुच्चय, जिसे इंटरएक्टिव के रूप में भी जाना जाता है, रोग की पहचान और रोकथाम के लिए उपयोग किया जा सकता है।[5] इन नेटवर्कों को तकनीकी रूप से मापक-मुक्त, अनपव्यूही, स्मॉल-वर्ल्ड नेटवर्क के रूप में वर्गीकृत किया गया है, जिनमें उच्च समानता केंद्रीयता है।[6]

प्रोटीन-प्रोटीन अन्योन्यक्रिया को मानचित्र किया गया है, प्रोटीन को नोड (आरेख सिद्धांत) के रूप में और लिंक के रूप में एक दूसरे के मध्य उनकी अन्योन्यक्रिया का उपयोग किया गया है।[7] ये मानचित्र BioGRID और मानव प्रोटीन संदर्भ डेटाबेस जैसे डेटाबेस का उपयोग करते हैं। उपापचयी नेटवर्क में उपापचयी मार्गों में जैव रासायनिक प्रतिक्रियाएं सम्मलित हैं, यदि वे एक ही मार्ग में हैं तो दो उपापचयज को जोड़ते हैं।[8] शोधकर्ताओं ने इन नेटवर्कों को मानचित्र करने के लिए केईजीजी जैसे डेटाबेस का उपयोग किया है। अन्य नेटवर्क में सेल संकेतन नेटवर्क, जीन नियामक नेटवर्क और आरएनए नेटवर्क सम्मलित हैं।

इंटरएक्टिव नेटवर्क का उपयोग करके, बीमारियों की खोज और वर्गीकरण किया जा सकता है, साथ ही इसके संघों के ज्ञान और नेटवर्क में उनकी भूमिका के माध्यम से उपचार विकसित किया जा सकता है। एक अवलोकन यह है कि रोगों को उनके सिद्धांत समलक्षणियों (पैथोफेनोटाइप) द्वारा वर्गीकृत नहीं किया जा सकता है, लेकिन उनके रोग प्रतिरूपक द्वारा वर्गीकृत किया जा सकता है, जो अंतःक्रियात्मक में घटकों का एक प्रतिवैस या समूह है, जो बाधित होने पर, एक विशिष्ट पैथोफेनोटाइप में परिणाम देता है।[5] रोग प्रतिरूपक का उपयोग विभिन्न प्रकारो से किया जा सकता है, जैसे रोग जीन की भविष्यवाणी करना जो अभी तक खोजा नहीं गया है। इसलिए, नेटवर्क मेडिसिन गुच्छन कलन विधि का उपयोग करके एक विशिष्ट पैथोफेनोटाइप के लिए रोग प्रतिरूपक की पहचान करना चाहता है।

रोगकारक

Main article: मानव रोग नेटवर्क

मानव रोग नेटवर्क, जिसे रोगसूचक भी कहा जाता है, ऐसे नेटवर्क हैं जिनमें नोड रोग और लिंक हैं, उनके मध्य संबंध की क्षमता है। यह सहसंबंध सामान्यतः संबंधित सैलुलर घटकों के आधार पर परिमाणित होता है जो दो रोग सहभाजित करते हैं। पहले प्रकाशित मानव रोग नेटवर्क (एचडीएन) ने जीनों को देखा, यह पाया कि रोग से जुड़े कई जीन गैर-आवश्यक जीन हैं, क्योंकि ये ऐसे जीन हैं जो नेटवर्क को पूरी तरह से बाधित नहीं करते हैं और पीढ़ी दर पीढ़ी आगे बढ़ने में सक्षम हैं।[3] उपापचयी रोग नेटवर्क (एमडीएन), जिसमें दो रोग एक सहभाजित उपापचयज या उपापचयी मार्ग से जुड़े होते हैं, विस्तृत रूप में अध्ययन किया गया है और विशेष रूप से उपापचयी संबंधी विकारों के प्रकरण में प्रासंगिक है।[9]

रोग के तीन प्रतिनिधित्व हैं:[6]

  • सहभाजित जीन औपचारिकता बताती है कि यदि एक जीन दो अलग-अलग रोग फेनोटाइप से जुड़ा है, तो दो रोगों की एक सामान्य आनुवंशिक उत्पत्ति (आनुवंशिक विकार) होने की संभावना है।
  • सहभाजित उपापचयी मार्ग औपचारिकता बताती है कि यदि एक उपापचयी मार्ग दो अलग-अलग बीमारियों से जुड़ा है, तो दो बीमारियों की एक सहभाजित उपापचयी उत्पत्ति (उपापचयी संबंधी विकार) होने की संभावना है।
  • रोग सहरुग्णता औपचारिकता फेनोटाइपिक रोग नेटवर्क (पीडीएन) का उपयोग करती है, जहां दो रोग जुड़े होते हैं यदि उनके फेनोटाइप के मध्य देखी गई सहरुग्णता एक पूर्वनिर्धारित सीमा से अधिक हो जाती है।[10] यह रोगों की क्रिया के तंत्र को नहीं देखता है, लेकिन रोग की प्रगति को पकड़ता है और उच्च मृत्यु दर से अत्यधिक जुड़े रोग कैसे संबंधित हैं।

कुछ रोग नेटवर्क रोगों को मानव कोशिका के बाहर संबंधित कारकों से जोड़ते हैं। सहभाजित रोगों से जुड़े पर्यावरणीय और आनुवंशिक रोगकारक (दवा) के नेटवर्क, जिसे "एटिओम" कहा जाता है, इन नेटवर्कों में पर्यावरणीय कारकों के क्लस्टरिंग गुणांक का आकलन करने और इंटरएक्टिव पर पर्यावरण की भूमिका को समझने के लिए भी किया जा सकता है।[11] जून 2014 में प्रकाशित मानव लक्षण-रोग नेटवर्क (एचएसडीएन) ने दिखाया कि रोग और बीमारी से जुड़े सेलुलर घटकों के लक्षण दृढ़ता से सहसंबद्ध थे और समान श्रेणियों के रोग अपने लक्षणों के संबंध में अत्यधिक जुड़े समुदायों का निर्माण करते हैं।[12]

फार्माकोलॉजी

Main article: Systems pharmacology

नेटवर्क फ़ार्माकोलॉजी [[प्रणाली औषध ]] पर आधारित एक विकासशील क्षेत्र है जो अंतःक्रियात्मक और रोग दोनों पर दवाओं के प्रभाव को देखता है।[13] ड्रग-टारगेट नेटवर्क (DTN) स्वीकृत और प्रायोगिक दवाओं की क्रिया के तंत्र को समझने में महत्वपूर्ण भूमिका निभा सकता है।[14] फार्मास्यूटिकल्स का नेटवर्क सिद्धांत दृश्य अंतःक्रियात्मक में दवा के प्रभाव पर आधारित है, विशेष रूप से उस क्षेत्र में जहां दवा का लक्ष्य है। इस क्षेत्र में एक जटिल बीमारी (पॉलीफार्माकोलॉजी) के लिए संयोजन चिकित्सा का सुझाव दिया गया है क्योंकि एक लक्ष्य पर लक्षित एक सक्रिय दवा घटक (एपीआई) पूरे रोग प्रतिरूपक को प्रभावित नहीं कर सकता है।[13]रोग प्रतिरूपक की अवधारणा का उपयोग दवा की खोज, दवा डिजाइन और रोग का पता लगाने के लिए बायोमार्कर के विकास में सहायता के लिए किया जा सकता है।[2]नेटवर्क फार्माकोलॉजी का उपयोग करके दवाओं की पहचान करने के कई तरीके हो सकते हैं; इसका एक सरल उदाहरण साहचर्य विधि द्वारा दोष है। यह बताता है कि अगर एक ही दवा से दो बीमारियों का इलाज किया जाता है, तो एक दवा जो एक बीमारी का इलाज करती है वह दूसरे का इलाज कर सकती है।[15] इस क्षेत्र में नशीली दवाओं का पुनरुत्पादन, दवा अन्योन्यक्रिया | ड्रग-ड्रग अन्योन्यक्रिया और ड्रग खराब असर ्स का भी अध्ययन किया गया है।[2]

नेटवर्क महामारी

मौजूदा महामारी प्रतिरूप में नेटवर्क विज्ञान को लागू करके नेटवर्क महामारी का निर्माण किया गया है, क्योंकि कई प्रवाह नेटवर्क और सामाजिक नेटवर्क रोग के प्रसार में भूमिका निभाते हैं।[16] आबादी में मोटापे के प्रसार में सामाजिक संबंधों की भूमिका का आकलन करने के लिए सामाजिक नेटवर्क का उपयोग किया गया है।[17] महामारी प्रतिरूप और अवधारणाएं, जैसे सक्रियण फैलाना और संपर्क अनुरेखण, को नेटवर्क विश्लेषण में उपयोग करने के लिए अनुकूलित किया गया है।[18] लक्षित टीकाकरण रणनीतियों जैसी रणनीतियों को लागू करने के लिए इन प्रतिरूपों का उपयोग सार्वजनिक स्वास्थ्य नीतियों में किया जा सकता है[19] और हाल ही में पश्चिम अफ्रीका में देशों और महाद्वीपों में इबोला वायरस महामारी के प्रसार के प्रतिरूप के लिए उपयोग किया गया है।[20][21]

ड्रग प्रिस्क्रिप्शन नेटवर्क (डीपीएन)

हाल ही में, कुछ शोधकर्ताओं ने नेटवर्क के रूप में दवाओं के उपयोग का प्रतिनिधित्व करने की प्रवृत्ति दिखाई। इन नेटवर्क में नोड्स दवाओं का प्रतिनिधित्व करते हैं और किनारे इन दवाओं के मध्य किसी प्रकार के संबंध का प्रतिनिधित्व करते हैं। कैवलो एट अल। (2013) [22] सह-पर्चे नेटवर्क की सांस्थिति का वर्णन किया गया है, यह प्रदर्शित करने के लिए कि कौन से दवा वर्ग सबसे अधिक सह-निर्धारित हैं। बैज़ोनी एट अल। (2015) [23] निष्कर्ष निकाला कि सह-निर्धारित दवाओं के डीपीएन घने, अत्यधिक गुच्छेदार, प्रतिरूपकर और वर्गीकरण हैं। अस्कर एट अल। (2021) [24] गंभीर ड्रग-ड्रग अन्योन्यक्रिया (DDIs) का एक नेटवर्क बनाया, जिसमें दिखाया गया कि इसमें कई क्लस्टर सम्मलित हैं।

अन्य नेटवर्क

अंगों का विकास [25] और अन्य जैविक प्रणालियों को नेटवर्क संरचनाओं के रूप में प्रतिरूपित किया जा सकता है जहां नैदानिक ​​(जैसे, रेडियोआरेखिक, कार्यात्मक) विशेषताओं को नोड्स के रूप में दर्शाया जा सकता है और इन विशेषताओं के मध्य संबंधों को लिंक के रूप में दर्शाया जा सकता है। ऐसे नोड्स के मध्य।[26] इसलिए, यह प्रतिरूप करने के लिए नेटवर्क का उपयोग करना संभव है कि कैसे अंग प्रणालियां गतिशील रूप से इंटरैक्ट करती हैं।

शैक्षिक और नैदानिक ​​कार्यान्वयन

ब्रिघम और महिला अस्पताल में नेटवर्क मेडिसिन का चैनिंग डिवीजन 2012 में नेटवर्क विज्ञान और प्रणाली बायोलॉजी का उपयोग करके जटिल बीमारियों के अध्ययन, पुनर्वर्गीकरण और उपचार विकसित करने के लिए बनाया गया था।[27] यह तीन क्षेत्रों पर केंद्रित है:

  • जीर्ण रोग महामारी विज्ञान बड़े, दीर्घकालिक महामारी विज्ञान अध्ययनों में जीनोमिक्स और मेटाबॉलिकम का उपयोग करता है, जैसे कि नर्सों का स्वास्थ्य अध्ययन।
  • प्रणाली्स जेनेटिक्स एंड जीनोमिक्स छोटी आबादी के अध्ययन में जटिल श्वसन रोगों, विशेष रूप से सीओपीडी और दमा पर केंद्रित है।
  • प्रणाली्स पैथोलॉजी जटिल बीमारियों को समझने और बायोमार्कर डिजाइन को निर्देशित करने के लिए नियंत्रण सिद्धांत, गतिशील प्रणालियों और मिश्रित अनुकूलन सहित बहु-विषयक दृष्टिकोण का उपयोग करती है।[28]

मैसाचुसमुच्चय्स की तकनीकी संस्था एक अंडरग्रेजुएट कोर्स ऑफर करता है जिसे नेटवर्क मेडिसिन कहा जाता है: नोवेल कैंसर थेरेप्यूटिक्स बनाने के लिए प्रणाली बायोलॉजी और सिग्नलिंग नेटवर्क का उपयोग करना।[29] इसके अलावा, हार्वर्ड कैटेलिस्ट (हार्वर्ड क्लिनिकल एंड ट्रांसलेशनल विज्ञान सेंटर) नेटवर्क मेडिसिन का परिचय नामक तीन दिवसीय पाठ्यक्रम प्रदान करता है, जो डॉक्टरेट डिग्री वाले नैदानिक ​​और विज्ञान पेशेवरों के लिए खुला है।[30]

यह भी देखें

संदर्भ

  1. ↑ Caldarelli G. (2007). Scale-Free Networks. Oxford University Press.
  2. ↑ 2.0 2.1 2.2 Chan, S. Y., & Loscalzo, J. (2012). The emerging paradigm of network medicine in the study of human disease. Circulation research, 111(3), 359–374.
  3. ↑ 3.0 3.1 Goh, K. I., Cusick, M. E., Valle, D., Childs, B., Vidal, M., & Barabási, A. L. (2007). The human disease network. Proceedings of the National Academy of Sciences, 104(21), 8685–8690.
  4. ↑ Sonawane, Abhijeet R.; Weiss, Scott T.; Glass, Kimberly; Sharma, Amitabh (2019). "बायोमेडिकल बिग डेटा के युग में नेटवर्क मेडिसिन". Frontiers in Genetics. 10: 294. doi:10.3389/fgene.2019.00294. ISSN 1664-8021. PMC 6470635. PMID 31031797.
  5. ↑ 5.0 5.1 Barabási, A. L., Gulbahce, N., & Loscalzo, J. (2011). Network medicine: a network-based approach to human disease. Nature Reviews Genetics, 12(1), 56–68.
  6. ↑ 6.0 6.1 Loscalzo, J., & Barabasi, A. L. (2011). Systems biology and the future of medicine. Wiley Interdisciplinary Reviews: Systems Biology and Medicine, 3(6), 619–627.
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  29. ↑ Dr. Michael Lee. "Network Medicine: Using Systems Biology and Signaling Networks to Create Novel Cancer Therapeutics". MIT OpenCourseWare.
  30. ↑ "Introduction to Network Medicine – Harvard Catalyst".
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